专利名称：具有熔丝结构的电子元件及其修复方法
技术领域：
本发明涉及一种具有熔丝结构的电子元件，尤其涉及具有熔丝结构的电子元件的 修复方法。
背景技术：
半导体工艺技术的进展引人注目地缩小了集成电路(IC)元件的特征尺寸 (feature sizes)，同时增加了元件堆叠密度(device packing density)。不幸地，当集成 电路上的集成电路元件密度及分离的元件(discrete devices)数目增加时，许多集成电路 元件的合格率会减少。分离的元件数目增加而使合格率减少的集成电路元件例如是动态随 /L存取存fi者器(dynamic random accessmemory, DRAM)。一种用以抑制因分离的元件增加而使随机存取存储器元件(RAM device)的合格 率下降的方法提供额外的存储器单元行(additional rows of memorycells)，并将熔丝结 构(fuse structures)接入每一行中。目前，激光光束被用来使随机存取存储器元件(例 如，动态随机存取存储器或静态随机存取存储器元件)中的连接形成开路(即，破坏熔丝结 构)，使有缺陷的存储器单元行失去效用，并调整地址解码器(address decoder)以选用备 用的存储器单元行(sparerows of memory cells)来取代。一般而言，具有高堆叠密度(packing density)的集成电路元件无法被修复 (repaired)或调整(modified)。然而，有大量的集成电路是希望能被修复及/或被调整 的。在一些情形中，实际使用的电路不会存在，直到集成电路通过破坏其中的一些连接而调 整之后，才决定出其中的元件(components)之间如何彼此连接。在此情形中，熔丝结构形 成于元件之间。可选择性地以激光光束移除特定的熔丝结构以修复和/或调整集成电路元 件。然而，由于激光光束工艺所需的特殊设备及高电能，使用激光光束来修复和/或 调整集成电路元件会增加制作成本。在一些情形中，若激光光束的功率过高，除了欲破坏的 熔丝结构以外的其他元件也可能受到破坏。此外，大尺寸熔丝结构的布局设计会占去许多 芯片面积。再者，尽管使用特殊的设备，由于属高精准度工艺，制作合格率仍会减少。因此，业界亟需新颖的具有熔丝结构的电子结构以有助于激光修复工艺(laser repairing process)的进行。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明一实施例提供一种具有熔丝结构的电子元件，其 包括基底；至少一导电层，形成于基底中或上，且具有熔丝区；以及至少一透镜，设置于导 电层的熔丝区之上，其中透镜大抵与熔丝区对准且透镜与熔丝区之间不设置有光学元件。本发明另一实施例提供一种具有熔丝结构的电子元件，包括基底；多个导电层，形 成于基底之中或上，且每一导电层具有熔丝区；以及多个透镜，分别设置于其中一导电层的 熔丝区之上，其中每一透镜大抵与对应的熔丝区对准，且每一透镜与对应的熔丝区之间不设置有光学元件。本发明一实施例提供一种具有熔丝结构的电子元件的修复方法，包括提供电子元 件，包括基底；多个导电层，形成于基底之中或上，且每一导电层具有熔丝区；以及多个透 镜，分别设置于其中一导电层的熔丝区之上，其中每一透镜大抵与对应的熔丝区对准，且每 一透镜与对应的熔丝区之间不设置有光学元件；以及对其中一透镜照射光束以至少部分移 除对应的透镜下方的导电层的对应的熔丝区。本发明由于光束受到透镜的“聚焦”，因此光束的光点尺寸(spot size)可显著地 缩小，导电层的相邻两熔丝区之间的距离也可缩小。因此，相比于现有技术，包含熔丝区的 导电层可仅占去较小的芯片面积，有助于电子元件的尺寸缩小化。光束的照射精准度也可 获得提升，这是因为具有较大尺寸的透镜现已成为了光束的“标靶”。此外，由于光束的能量 亦会被“聚焦”至需要移除的熔丝区之上，熔丝区的切除工艺的进行将更为快速，并使产率 与合格率提升。既然光束的能量受到透镜的聚焦而提升，低功率(low-powered)的光束将 足以调整和/或修复电子元件的电路。因此，不再需要昂贵的高能光源设备。由上所述，本发明通过在电子元件的熔丝区与光束之间设置透镜，可使电子元件 的电路的修复或调整可有效率地进行。此外，晶片芯片尺寸及其中的电子元件的熔丝布局 间距(fuse layout pitch)(即，相邻熔丝区之间的间距)可缩小。再者，用以产生光束(如 激光光束)的特殊设备花费也可减少。
图IA和IB分别显示本发明的发明人所知的一种具有熔丝结构的电子元件的剖面 图及俯视图；图2A和2B分别显示根据本发明一实施例的具有熔丝结构的电子元件的剖面图及 俯视图；图2C显示图2A的电子元件的局部放大剖面图；图3A和;3B分别显示根据本发明实施例的具有熔丝结构的电子元件的剖面图；图3C显示图3A或图;3B的电子元件的俯视图；图4A和4B分别显示根据本发明一实施例的具有熔丝结构的电子元件的剖面图及 俯视图；图5显示根据本发明一实施例的具有熔丝结构的电子元件的剖面图。上述附图中的附图标记说明如下100、200、300、400、500 基底；102、202、302、402、502 导电层；102a、102b、102c、202a、202b、202c、202d、202e、302a、302b、302c、402a、402b、 402c 熔丝区；104、204、304、404 保护层；206、306、306a、306c、306b，、406、406a、406b、406c、506 透镜；208 光束；310、410 开口；dl、d2 距离。
具体实施例方式应了解的是，以下的叙述提供许多不同的实施例或例子，用以实施本发明的不同 样态。以下所述特定的元件及排列方式尽为本发明的简单描述。当然，这些仅用以举例而非 本发明的限定。此外，在不同实施例中可能使用重复的附图标记或标示。这些重复仅为了简 单清楚地叙述本发明，不代表所讨论的不同实施例及/或结构之间具有任何关联性。再者， 当述及一第一材料层位于一第二材料层上或之上时，包括第一材料层与第二材料层直接接 触或间隔有一或更多其他材料层的情形。图IA和图IB分别显示本发明的发明人所知的一种具有熔丝结构 (fusestructure)的电子元件的剖面图及俯视图，其显示发明人所发现的问题。如图IA所 示，提供有具有熔丝结构的电子元件。电子元件包括形成于基底100与保护层104之间的多 个导电层102。每一导电层102具有一熔丝区(fusearea)，若有需要，其可通过照射激光光 束而移除。如图IA和图IB所示，显示有三个不同的导电层102的三个不同的熔丝区102a、 10 及102c，不同熔丝区之间可彼此电性绝缘。每一熔丝区可电性连接至一特定元件。当 电子元件的集成电路需调整(modification)或修复(repair)时，移除或破坏特定的熔丝 区以在特定熔丝区与特定元件之间形成开路。例如，可使用激光光束来使随机存取存储器 元件(例如，动态随机存取存储器或静态随机存取存储器元件)中的连接形成开路(即，破 坏熔丝结构)，使有缺陷的存储器单元行失去效用，并调整地址解码器(address decoder) 以选用备用的存储器单元行(spare rows ofmemory cells)来取代。然而，由于激光光束 具有一定程度的精准度误差(precision error)及一定大小的激光光束光点尺寸(spot size)，两邻近的熔丝区(例如，熔丝区10 和102b)之间的距离dl需为约4μπι至约8μπι 以确保激光光束仅切割所需破坏的熔丝区。因此，包含熔丝区的导电层102会占去很大的 芯片面积，妨碍了电子元件的尺寸缩小化。图2Α和图2Β分别显示根据本发明一实施例的具有熔丝结构的电子元件的剖面图 及俯视图。图2C显示图2Α的电子元件的局部放大剖面图。如图2Α和图2Β所示，提供有 根据本发明一实施例的具有熔丝结构的电子元件。该电子元件包括基底200。基底200可 包括(但不限于)半导体基底或绝缘基底。在一些情形中，基底200还可包括形成于其中 的多个半导体元件。例如，基底200可包括(但不限于)存储器元件，例如静态随机存取 存储器元件(SRAM)、动态随机存取存储器元件(DRAM)、磁性随机存取存储器元件(MRAM)、 非易失性存储器元件(non-volatile-memory，NVM)、和/或前述的组合。非易失性存储器 元件可还包括可编程只读存储器(programmableread-only-memory，PROM)、相变化存储器 (phase-change-memory)、禾口 /或闪存(flash memory)。多个半导体元件可还包括(但不 限于)无源元件，例如，电阻器、电容器、和/或电感器，及有源元件，例如，金属氧化物半导 体场效晶体管(MOSFEI1s)、双极型晶体管(bipolar transistors)、高电压晶体管、高频晶体 管、或前述的组合。多个半导体元件可通过隔离结构(isolation features)而彼此隔离， 隔离结构可为基于结隔离(junction isolation)、场隔离(fieldisolation)、及介电材料 隔离(dielectric isolation)的结构，例如局部硅氧化结构(L0C0S)或浅沟槽隔离结构。 在其他实施例中，电子元件可包括液晶显示元件(LCD device)或任何其他集成电路。在图2A和图2B所示的实施例中，电子元件包括至少一导电层202，形成在基底200之中或之上。在此实施例中，多个导电层202形成在基底200之上。导电层202可包括 任何种类的导电材料，例如金属材料、半导体材料、导电高分子材料、导电氧化物材料、或前 述的组合。导电层202电性连接至形成在基底200之上和/或之中的特定元件。每一导电 层202具有熔丝区，例如是显示于图2A和图2B中的熔丝区2(^a、202b、202c、202d、及20加。 当电子元件的电路需要被调整或修复时，移除或破坏特定的熔丝区以在特定的熔丝区与特 定的元件之间形成开路。如图2A所示，在导电层202的熔丝区的上方设置至少一透镜206，其中透镜206大 抵与熔丝区对准，且透镜206与熔丝区之间不设置有光学元件。在一实施例中，透镜206可 包括微透镜(microlens)。透镜206的材质可包括透明材料，例如透明氧化物、透明高分子、 或其相似物。透镜206可具有(但不限于)约1 μ m至约10 μ m的透镜尺寸(lens size)、 约1 μ m至约5 μ m的透镜高度(lens height)、约1至约2的η值(折射系数，refractive index)、及约1 μ m至约10 μ m的焦距(focus length)。上述不设置在透镜206与熔丝区 之间的光学元件可包括(但不限于)图像传感器(image sensor)、发光元件、或其相似物。 在图2A所示的实施例中，有多个透镜206设置于基底200之上。每一透镜206设置于导电 层202之其中一熔丝区之上。每一透镜206大抵与一对应的熔丝区对准，且每一透镜206 与对应的熔丝区之间不设置有光学元件。可选择性地在透镜206与导电层202的熔丝区之间形成保护层204。保护层204 可包括(但不限于)氧化物、氮化物、或前述的组合。透镜206用以根据需求而将光束(例 如，激光光束)聚焦至导电层202的特定熔丝区上。因此，透镜206与熔丝区之间的保护层 206较佳仅吸收少量个光束(例如，对激光的吸收很低)。因此，保护层206的材质也可据 此而选择。如图2C所示，当导电层202的某一特定熔丝区已决定被移除或破坏(即，形成开 路)时，将光束208导引照射至该特定熔丝区上方的特定透镜206。例如，可选择性地对电 子元件进行测试以决定哪一个透镜206及其下的导电层202的熔丝区将照射光束208。透 镜206经设计以将光束208聚焦至其下的熔丝区以移除导电层202的至少部分的熔丝区。 因此，光束208的能量需够强以移除导电层202的熔丝区。取决于导电层202的不同材质， 可采用不同的光束源(light beam source) 0在一实施例中，激光光束用作光束208来移 除导电层202的至少部分的熔丝区，因而调整和/或修复了电子元件的电路。举例而言，激 光光束的激光能量(laser energy)可介于约0. 8至1. 2微焦耳(microjoules)、光点直径 (spot diameter)约5微米，且脉冲宽度(pulse width)约35ns。然而，应注意的是，光束 208的光源不限于是激光光束。在其他实施例中，可视需求使用其他光源，例如是紫外光、X 光、或其他合适光源。由于光束208受到透镜206的“聚焦”，因此光束208的光点尺寸(spotsize)可显 著地缩小。在此情形中，导电层202的相邻两熔丝区之间的距离d2也可缩小，如图2A和图 2B所示。例如，小于图1中所示的距离dl的距离d2已足以确保光束208仅切割所欲移除 或破坏的熔丝区。因此，相比于图1的情形，包含熔丝区的导电层202可仅占去较小的芯片 面积，有助于电子元件的尺寸缩小化。光束208的照射精准度也可获得提升，这是因为具有 较大尺寸的透镜206现已成为了光束208的“标靶”。此外，由于光束208的能量也会被“聚 焦”至需要移除的熔丝区之上，熔丝区的切除工艺的进行将更为快速，并使产率与合格率提升。既然光束208的能量受到透镜206的聚焦而提升，低功率(low-powered)的光束208 将足以调整和/或修复电子元件的电路。因此，不再需要昂贵的高能光源设备。此外，在一 实施例中，也可将导电层上所余留的透镜移除。图3A和图;3B分别显示根据本发明实施例的具有熔丝结构的电子元件的剖面图。 图3C显示图3A或图;3B的电子元件的俯视图。在图3的实施例中，导电层的熔丝区的其中 之一被部分移除(即，形成开路)以调整和/或修复电子元件的电路。请参照图3A和图 3C，三个导电层302形成在一选择性形成的保护层304与基底300之间。每一导电层302分 别具有熔丝区3(^a、302b、及302c。多个透镜306设置于基底300之上。每一透镜306 (例 如，透镜306a或306c)设置于导电层302的各自的熔丝区之上。每一透镜306大抵与对应 的熔丝区对准，且其间不设置有光学元件。在一实施例中，决定要在具有熔丝区302b的导电层302中形成开路以调整和/或 修复电子元件的电路。将光束导引照射至熔丝区302b上的透镜。接着，移除至少一部分的 熔丝区302b。如图3C所示，在移除部分的熔丝区302b之后，在熔丝区302b中形成了开口 310。在一实施例中，开口 310将导电层302分离为彼此电性绝缘的第一部分(开口 310旁 的左边部分)与一第二部分(开口 310旁的右边部分)。在以光束移除部分的熔丝区302b之后，熔丝区302b上的对应透镜可被部分或完 全移除。请参照图3A，熔丝区302b上的透镜在照射光线之后被完全移除，且仅未照射光线 的透镜306a和306c仍分别保留于熔丝区30 和302c之上。请参照图!3B，在其他实施例 中，熔丝区302b上的透镜306b’在照射光束之后至少被部分破坏。照射光束的透镜是否被 部分破坏或完全破坏(即，完全移除)可取决于透镜的材质和光束的能量。虽然，上述具有熔丝结构的电子元件的透镜在照射光束之后将被部分或完全移除 (或破坏)，本发明实施例的实施方式不限于此特定例子。在其他实施例中，经光束照射而 至少被部分移除或形成开路的熔丝区上方的透镜也可完全保留。图4A和图4B分别显示根据本发明一实施例的具有熔丝结构的电子元件的剖面图 和俯视图。在此实施例中，多个导电层402形成在选择性形成的保护层404与基底400之 间。多个透镜406(包括透镜406a、406b、及406c)形成于基底400之上。每一导电层402 具有熔丝区，其准备在需要时被光束移除，其中每一透镜大抵与对应的熔丝区对准，且每一 透镜与对应的熔丝区之间不设置有光学元件。 请参照图4A和图4B，其显示三个熔丝区40加、402b、及402c，且决定以光束将导电 层402的熔丝区402b至少部分移除，因而调整和/或修复电子元件的电路。将例如是激光 光束或其他具有足够能量及合适波长的光束导引照射置透镜406b。光束可聚焦于部分的熔 丝区40 上，因此便可在具有熔丝区40 的导电层402中形成开口 410。开口 410将对应 的导电层402分离成彼此电性绝缘的两部分，因而可调整和/或修复电子元件的电路。在 此情形中，透镜406b不被光束破坏。因此，透镜406b仍位于基底400之上。
虽然，以上所讨论每一实施例的电子元件具有形成于导电层的熔丝区与透镜间的 保护层，然本发明实施例的实施方式不限于特定的例子。图5显示根据本发明一实施例的 具有熔丝结构的电子元件的剖面图。在此实施例中，分别都具有熔丝区的多个导电层502 形成在基底500之中。多个透镜506形成在基底500之上。每一透镜506形成在其中一导 电层502之上。在此情形中，透镜506与导电层的熔丝区直接接触。其间不形成有保护层。光束也可透过透镜506而聚焦于其下的熔丝区上以在导电层中形成开路，因而可调整和/ 或修复电子元件的电路。通过在电子元件的熔丝区与光束之间设置透镜，可使电子元件的电路的修复或 调整可有效率地进行。此外，芯片尺寸及其中的电子元件的熔丝布局间距(fuse layout pitch)(即，相邻熔丝区之间的间距)可缩小。再者，用以产生光束(如激光光束)的特殊 设备花费也可减少。虽然本发明已以多个较佳实施例揭示如上，然而其并非用以限定本发明，任何本 领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作任意的更动与润饰，因此本发 明的保护范围当视所附的权利要求所界定的范围为准。
权利要求
1.一种具有熔丝结构的电子元件，包括一基底；至少一导电层，形成于该基底中或上，且具有一熔丝区；以及至少一透镜，设置于该导电层的该熔丝区之上，其中该透镜大抵与该熔丝区对准，且该 透镜与该熔丝区之间不设置有光学元件。
2.如权利要求1所述的具有熔丝结构的电子元件，还包括一开口，形成于该熔丝区之 中，其中该开口将该导电层分离为彼此电性绝缘的一第一部分与一第二部分，且设置于该 开口上的该透镜至少部分被损坏。
3.如权利要求1所述的具有熔丝结构的电子元件，其中该透镜与该导电层的该熔丝区 直接接触。
4.一种具有熔丝结构的电子元件，包括一基底；多个导电层，形成于该基底之中或上，且每一个所述导电层具有一熔丝区；以及多个透镜，分别设置于其中一个所述导电层的所述多个熔丝区之上，其中每一个所述 透镜大抵与对应的该熔丝区对准，且每一个所述透镜与对应的该熔丝区之间不设置有光学 元件。
5.如权利要求4所述的具有熔丝结构的电子元件，还包括至少一开口，形成在至少一 个所述熔丝区之中，其中该开口将对应的该导电层分离为彼此电性绝缘的一第一部分与一 第二部分，且设置于该开口上的该透镜至少部分被损坏。
6.一种具有熔丝结构的电子元件的修复方法，包括提供一电子元件，包括一基底；多个导电层，形成于该基底之中或上，且每一个所述导电层具有一熔丝区；以及多个透镜，分别设置于其中一个所述导电层的所述多个熔丝区之上，其中每一个所述 透镜大抵与对应的该熔丝区对准，且每一个所述透镜与对应的该熔丝区之间不设置有光学 元件；以及对其中一个所述透镜照射一光束以至少部分移除对应的该透镜下方的该导电层的对 应的该熔丝区。
7.如权利要求6所述的具有熔丝结构的电子元件的修复方法，其中该光束包括一激光 光束。
8.如权利要求6所述的具有熔丝结构的电子元件的修复方法，其中在对应的该熔丝区 被该光束部分移除之后，对应的该导电层被分离为彼此电性绝缘的一第一部分与一第二部 分，且在对应的该熔丝区被该光束部分移除之后，对应的该透镜被部分或完全移除。
9.如权利要求6所述的具有熔丝结构的电子元件的修复方法，还包括对该电子元件进 行一测试工艺以决定对所述多个透镜中的哪一个照射该光束。
10.如权利要求6所述的具有熔丝结构的电子元件的修复方法，还包括将该导电层上 的该透镜移除。
全文摘要
本发明提供一种具有熔丝结构的电子元件及修复方法，所述电子元件包括基底；至少一导电层，形成于基底中或上，且具有熔丝区；以及至少一透镜，设置于导电层的熔丝区之上，其中透镜大抵与熔丝区对准，且透镜与熔丝区之间不设置有光学元件。本发明通过在电子元件的熔丝区与光束之间设置透镜，可使电子元件的电路修复或调整有效率地进行，并且晶片芯片尺寸及其中的电子元件的熔丝布局间距可缩小，用以产生光束的特殊设备花费也可减少。
文档编号H01L23/525GK102074546SQ201010124198
公开日2011年5月25日 申请日期2010年3月1日 优先权日2009年11月25日
发明者张家福, 彭成丰, 杨明昇 申请人:采钰科技股份有限公司